Thomas Schödel
01.12.2003

Belousov-Zhabotinsky-Reaktionen

Für Schauexperimente werden sie gerne benutzt - Reaktionen mit oszillierendem Verlauf. Was antwortet man aber neugierigen Schülerinnen und Schülern auf die Frage nach der Ursache für den in regelmäßigen Zeitabständen zu beobachtenden Farbumschlag?
 

Die Theorie des chemischen Gleichgewichtes hilft hier nicht weiter - im Gegenteil, handelt es sich bei den oszillierenden Reaktionen doch zumeist um Systeme weitab vom Gleichgewicht. Am Beispiel einer Belousov-Zhabotinsky-Reaktion wird ein Einstieg in dieses Thema gewagt, wobei auch die informatische Modellierung nicht zu kurz kommt. Zum Einsatz kommen dabei unter anderem unter Windows ausführbare Simulationen sowie Excel-Dateien. Ein Video zum Verlauf einer oszillierenden Reaktion wird zur Verfügung gestellt, aber natürlich darf die Demonstration einer realen Belousov-Zhabotinsky-Reaktion nicht fehlen.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • ein Beispiel für eine Belousov-Zhabotinsky-Reaktion kennen lernen.
  • Belousov-Zhabotinsky-Reaktionen als Beispiele für selbstorganisierende Systeme einordnen können.
  • den Verlauf oszillierender Reaktionen mithilfe geeigneter Modelle erklären können.
  • wissen, dass oszillierende Systeme fernab von Gleichgewichtszuständen liegen.
  • die Merkmale von selbstorganisierenden Systemen kennen.
  • Beispiele aus dem Alltag für selbstorganisierende Systeme erläutern können.
  • wissen, dass mithilfe des Computers Differentialgleichungssysteme näherungsweise gelöst werden können.
  • lernen, dass mit geeigneten Softwarewerkzeugen der Verlauf chemischer Reaktionen simuliert werden kann.
  • erkennen, dass mithilfe geeigneter Softwarewerkzeuge die Änderung von stoffspezifischen Größen, wie zum Beispiel die Änderung der Konzentrationen von Reaktanten, visualisiert werden können und diese Visualisierungen im Allgemeinen zur Erläuterung von Modellvorstellungen sehr gut geeignet sind.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaBelousov-Zhabotinsky-Reaktionen
AutorThomas Schödel
FächerChemie, Informatik
ZielgruppeSekundarstufe II
Zeitraum4 Unterrichtsstunden
Technische Voraussetzungenein Rechner pro Arbeitsgruppe (Partnerarbeit oder Kleingruppe) Laptop mit Beamer;
Excel, Realplayer oder Windows Media Player, idealerweise Delphi, Vensim, Powersim oder Dynasys
PlanungVerlaufsplan zur Unterrichtseinheit

Didaktisch-methodischer Kommentar

Download

belousov_zhabotinsky_material.zip
 

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Zusatzinformationen

Informationen zum Autor

Thomas Schödel ist Lehrer für Mathematik, Chemie und Informatik und stellvertretender Schulleiter am Landesgymnasium für Hochbegabte Schwäbisch Gmünd.

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